교육자료실
SCUBAMALL
불활성 기체방출 1)
james (211.♡.20.147)
13-10-13 20:34
2,175 hit
불활성 기체방출 1)
생리학자들은 일찍이 질소(불활성 기체)가 감압병의 주 범인이나, 희생자가 압력 하에 머물러 있을 때가 아닌 압력을 떠난 후에 이 감압병이 발전된다는 것을 이미 발견했고, 결국 생리학자들은 신체가 어떻게 과포화상태에 반응 하는지에 대한 가설들을 발전 시켰으며, 초기 생리학자들은 실험을 통해 신체가 어느 정도의 과포화 상태는 아무런 문제를 일으키지 않고 견디어 낼 수 있으나, 조직압과 주변압이 그 어느 정도의 한계를 넘게 되면 감압병이 생겨난다는 것을 알아내었습니다. 이것이 사실이 아니라면 다이빙은 불가능할 것이며, 그렇지 않으면 아주 복잡한 것으로, 왜냐하면 조직압을 수면압에 맞도록 감소시킨 후에나 상승할 수 있을 것이기 때문입니다.
초기 가설들
원래 생리학자들은 신체에 의한 불활성 기체 제거는 흡수와 동일하다고 생각했고, 다이버가 얕은 수심에 이르면 혈액의 조직압이 폐포 공기의 주변압을 넘게 되며, 질소(또는 다른 불활성 기체)는 혈액에서 폐포로 확산되어 이로써 혈액 조직의 압력을 감소시키고, 다른 체내 조직의 질소는 혈액으로 확산되어 질소를 폐로 운반하여 폐포 속으로 용해되게 하며, 이 과정은 몇 시간이 넘도록 모든 신체 조직의 용해된 질소가 수면의 질소압과 평형을 이룰 때까지(PN2 = 0.79바/ata) 지속됩니다.
존 스콧 할데인은 이 초기 개념에 기초하여 단순한 형태로 19세기 초반의 실험들을 설명했고, 계산을 간단하게 하기 위해서 공기를 100% 질소로 가정했으며, 할데인은 조직 질소압이 주변압의 1.58배를 넘지 않는 한 조직이 질소를 가지고 있을 수 있다고 했습니다. 이는 결정적 조직 질소압 대 주변압의 비율 1.58:1(원래는 100% 질소의 주변압 대 주변압의 비율 2:1로 표현되었는데 이는 결국 같은 것으로(2X0.29=1.58)로 표현되었습니다. 이 이론은 이 결정적 비율 안에서 기체(기포)는 조직에서 형성되지 않고 신체가 평형으로 되돌아올 때까지 용해된 상태로 호흡계와 순환계가 질소를 운반하게 된다는 것입니다. 그러나 만약 이 결정적 비율을 초과하게 되면 기포가 형성되어 감압병을 일으키게 됩니다.
할데인은 그의 첫 다이브 테이블을 1907년 이 이론에 기초하여 발표했고, 어떻게 우리의 몸이 초과적인 질소에 반응하는지를 나타내는 이 개념은(헬륨, 네온 및 다른 불활성 기체 역시 마찬가지로 각각의 다른 용해 성질, 다른 조직, 다른 하프타임, 다른 조직압 비율 등을 계산하여) 비록 1970년대 초기에 이것이 불완전한 것임을 밝혔음에도 불구하고 현재에 이르기까지 감압 모델의 기초가 되고 있으며, 다양한 방법으로 응용되고 조절되었지만 할데인의 기본적인 개념은 오늘날 다이버들이 이용하는 대부분의 감압 모델들을 뒷받침하는 근거로 남아있습니다.
현재 가설들
어떻게 우리 몸이 불활성 기체들을 흡수하고 방출하는 가에 대한 할데인의 초기 개념은 틀리지는 않으나 완전하지도 않으며, 다이빙 후 우리의 몸은 앞에 설명한 대로 많은 양의 불활성 기체를 순환계로 쉽게 확산시켜 폐를 통해 밖으로 배출시키고, 그러나 시간이 지남에 따라 생리학자들은 할데인의 모델을 유일한 설명으로 받아들이기에는 문제가 있음을 발견했습니다.
생리학자들이 발견한 첫 번째 문제는 결정적인 비율이었으며 감압 실험으로 증명된 바에 의하면 이 결정적 비율이 물리에서 순수 액체에서 기포를 자발적으로 생산하는 데 필요한 것보다 훨씬 낮았고(200배 이상으로). 어떤 이유인지는 모르나 그들은 기체상이 물과 같은 과포화된 순수한 액체에서보다 과포화된 조직에서 훨씬 더 빠르게 형성되는 것을 관찰했으며, 인간의 신체를 생각할 때 기체가 단순히 과포화 되었기 때문에 액체 조직 한가운데서 자발적으로 발생한다는 것은 불가능했습니다.
그러나 이미 존재하는 작은 기체 주머니 안으로 용해된 기체가 확산됨으로 기포가 성장하는 과정인 핵생성(nucleation) 때문에, 기포는 과포화 된 액체 안에서 아주 쉽게 형성되며, 생리학자들은 많은 신체 조직이 이미 준비된 기체 소핵(micronuclei) 조직 표면 상의 불용성인 미세한 기체 주머니로 기포 성장에 “씨앗”으로 작용할 수 있음을 의심했고, 만약 핵생성이 기포 형성을 일으키는 것이라면 어떤 정도의 기포들은 DCS를 일으키지 않고도 체내에 발생할 수 있는 것이었습니다.
응용 생리학 및 의학 연구소(Institute of Applied Physiology and Medicine)의 메릴 스펜서(Merrill Spencer) 박사에 의한 1970년대 초반의 도플러(Doppler) 초음파 기포 탐지기의 소개는 감압 연구에 혁명을 가져왔고, 이 도플러 탐지기를 이용하여 기포들이 심장과 정맥을 통해 움직이는 것을 “볼 수 있게” 되어, 다이버들이 감압병 증세를 보이지 않는 경우에도 다이빙 후 연구 목적에 따라 기포를 찾아낼 수 있게 해 주었으며, 곧바로 고압 연구는 DCS 증상을 보이지 않는 다이버들에게도 혈액 속에 작은 기포들이 존재하는 것을 발견해 냈습니다.
“고요(Silent)” 기포(Bubble/ DCS를 만들어 내지 않기 때문에 붙여진 이름)의 발견은 많은 생리학자들이 의심해 왔던 핵생성의 아이디어를 지지해 주었고, 어떻게 우리 몸이 용해된 불활성 기체를 제거하는지, 그리고 기포들이 조직 안에서 다양한 형태와 크기를 보이는 것처럼(모세혈관의 기포들은 구형이 아닌 길쭉한 소세지 모양을 띈다) 기체상의 불활성 기체 등에 관한 수정된 이론을 이끌어 내게 되었습니다.
불활성 기체방출2) 바로가기
참고문헌: Instructor Manual(PADI)
The Encyclopedia of Recreational Diving(PADI)
Diving Knowledge Workbook(PADI)
Divemaster Manual(PADI)
스쿠바몰(그린피스) 코스디렉터 강 정훈
네이버블로그: 인천스쿠버다이빙클럽/ 다음카페: 인천스쿠버다이빙클럽
밴드: 인천스쿠버다이빙클럽/ 페이스북: 인천스쿠버다이빙클럽
검색 창에 "인천스쿠버다이빙클럽"(www.scubamall.kr) 또는 “스쿠바몰”을 치십시오!
PADI 5스타 최고등급 강사양성센터 080-272-1111/카카오 ID: IncheonScuba
